(57)【要約】【課題】  従来より小型で、周波数調整を容易に行える可変フィルタを提供する。【解決手段】  導電性の金属キャビティ２と、金属キャビティ２内に設置される誘電体共振器３と、誘電体共振器３に対向するように設けられた対向面を有する円板板７を持つ周波数調整機構５と、を備えた可変フィルタである。誘電体共振器３は、ｘｙ面で電磁界が直交しており、ｘｚ面におけるｚ軸方向の電磁界分布、及びｙｚ面におけるｚ軸方向の電磁界分布が同じになるように構成される。周波数調整機構５の円板板７は、ｘｙ面に平行になるように配置されて、ｚ軸方向に移動できるように構成されており、円板板７と誘電体共振器３のｘｙ面との距離が変化することで、ｘｙ面で直交する２つの電磁界に対して同量の摂動を与えるようになっている。そのために、共振周波数の調整量を２つのモードでほぼ同じになる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性のキャビティと、
前記キャビティ内に設置される共振器と、
前記共振器の所定の第１面に対向するように設けられた対向面を有する周波数調整機構と、を備えており、
前記共振器は、前記所定の第１面で２以上の電磁界が直交しており、前記所定の第１面に直交するとともに互いに直交する２つの面内における前記所定の第１面の法線方向の電磁界分布が同じになるように構成されており、
前記周波数調整機構の前記対向面は、前記所定の第１面に平行になるように配置されるとともに、前記所定の第１面の法線方向に移動できるように構成されており、
前記周波数調整機構の前記対向面と前記共振器の前記所定の第１面との距離が変化することで、前記所定の第１面で直交する前記２以上の電磁界に対して同量の摂動を与えるように構成されている、
可変フィルタ。
【請求項２】
前記周波数調整機構の前記対向面は、前記所定の第１面と同形状且つ同サイズに形成される、
請求項１記載の可変フィルタ。
【請求項３】
前記周波数調整機構は、
前記対向面が形成される板部と、
この板部を前記所定の第１面の法線方向に移動させる調整部と、を有して構成される、
請求項１または２記載の可変フィルタ。
【請求項４】
前記共振器は、２重モードの誘電体共振器であり、底面が前記所定の第１面に相当する柱状に形成されており、
前記周波数調整機構は、前記対向面が前記底面と同形且つ同サイズで形成されている、
請求項１記載の可変フィルタ。
【請求項５】
前記共振器は、ＥＨ１１δモードを利用した誘電体共振器である、
請求項４記載の可変フィルタ。
【請求項６】
所定の第１面で２以上の電磁界が直交しており、前記所定の第１面に直交するとともに互いに直交する２つの面内における前記所定の第１面の法線方向の電磁界分布が同じになるように形成された共振器であって、
前記所定の第１面に平行に配置され、且つ前記所定の第１面の法線方向に移動可能な対向面、を有した周波数調整機構を備えており、
前記周波数調整機構の前記対向面と前記所定の第１面との距離が変化することで、前記所定の第１面で直交する前記２以上の電磁界に対して同量の摂動を与えるように構成されている、
共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波帯、ミリ波帯等の高周波帯域を用いた無線通信装置等に用いられるフィルタに関し、特にフィルタリングする周波数帯域が可変に構成された可変フィルタ、及び可変フィルタに用いられる共振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信装置には、所望の周波数帯域を選択するためにフィルタが用いられる。無線通信装置用のフィルタには、広い周波数帯にて通信を行う際に、フィルタリングする周波数帯域が可変になっている可変フィルタを用いることがある。可変フィルタは、特定の周波数帯内で、フィルタ特性を維持しつつ同調周波数を変化させる機能を有する。
【０００３】
可変フィルタには、周波数調整機構が設けられている。周波数調整機構は、可変フィルタの各素子の共振周波数を同時かつ同量に所望の周波数に変化、設定させるものである。周波数調整機構は、可変フィルタの各素子からの検出電波によって、所望の周波数とのずれを算出し、機械的に周波数を調整するようになっている。複数の共振器を用いて多段の可変フィルタが構成されている場合、共振器毎に周波数調整機構が設けられる。
【０００４】
可変フィルタに用いられる共振器には、多くの種類のものがある。一般的には、１つの共振器で１つの共振を利用する、いわゆるシングルモード共振器が用いられる。シングルモード共振器を用いて多段のフィルタを構成する場合には、段数の分だけ共振器と周波数調整機構とが必要になり、フィルタ全体が大きくなりがちである。
【０００５】
これに対して、１つの共振器により２つの共振を利用する、いわゆる２重モード共振器により、多段の可変フィルタを構成することがある。２重モード共振器を用いると、多段フィルタを構成する場合でも、フィルタ段数の半分の数の共振器を用いればよいため、フィルタの小型化を図ることができる。
【０００６】
２重モード共振器の代表的なものに、ＥＨ１１δモードを利用した誘電体共振器がある。ＥＨ１１δモード誘電体共振器の周波数調整機構としては、通常、金属ビスが用いられる。図３に、誘電体共振器におけるＥＨ１１δモードの電気ダイポールを示す。図３では、円柱形をした誘電体共振器３の底面をｘｙ平面として電気ダイポールを示している。電気ダイポールＥ１はｙ軸方向、電気ダイポールＥ２はｘ軸方向、にそれぞれ向いており、電気ダイポールＥ１及び電気ダイオポールＥ２はｘｙ平面において直交している。
【０００７】
従来の周波数調整機構について図６を用いて説明する。
図６では、円柱形の誘電体共振器８の側面に対向して、２つの周波数調整ビス（周波数調整機構）９、１０が設けられている。誘電体共振器８の底面の法線方向をｚ軸とすると、ｚ軸と直交座標系を形成するｘ軸の方向に周波数調整ビス９、ｙ軸の方向に周波数調整ビス１０が設けられる。周波数調整ビス９、１０は、金属ネジである。周波数調整ビス９をｘ軸方向に移動させることで、周波数調整ビス９と誘導体共振器８との距離が変動して電気ダイポールＥ２が変化する。周波数調整ビス１０をｙ軸方向に移動させることで、周波数調整ビス１０と誘導体共振器８との距離が変動して電気ダイポールＥ１が変化する。周波数調整ビス９、１０を誘電体共振器８の側面に近づけることで、電界の摂動により共振周波数を低くすることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
電気ダイポールＥ１及び電気ダイポールＥ２は、ｘｙ平面において直交しているので、それぞれのモードに対して独立して制御が可能である。しかし、図６のような構造の２重モード共振器を用いて可変フィルタを構成する場合には、１つのキャビティに２つの周波数調整機構が必要となるために、制御が複雑になり、可変フィルタ全体の構成が大きくなり、２重モード共振器を用いる利点が損なわれている。
【０００９】
本発明は、上記の問題に鑑み、従来より小型で、周波数調整を容易に行える可変フィルタ、及びこの可変フィルタに用いられる共振器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決する本発明の可変フィルタは、導電性のキャビティと、前記キャビティ内に設置される共振器と、前記共振器の所定の第１面に対向するように設けられた対向面を有する周波数調整機構と、を備えている。この可変フィルタは、前記共振器が、前記所定の第１面で２以上の電磁界が直交しており、前記所定の第１面に直交するとともに互いに直交する２つの面内における前記所定の第１面の法線方向の電磁界分布が同じになるように構成されており、前記周波数調整機構の前記対向面は、前記所定の第１面に平行になるように配置されるとともに、前記所定の第１面の法線方向に移動できるように構成されており、前記周波数調整機構の前記対向面と前記共振器の前記所定の第１面との距離が変化することで、前記所定の第１面で直交する前記２以上の電磁界に対して同量の摂動を与えるように構成されている。
【００１１】
所定の第１面で直交する２つの電磁界に対して同量の摂動を与えるために、共振周波数の調整量を２つのモードでほぼ同じにすることができるようになる。そのために、従来２つの電磁界に対してそれぞれ用意する必要のあった周波数調整機構を１つにすることができる。
所定の第１面を直交座標系のｘｙ平面とすると、所定の第１面に直交するとともに互いに直交する２つの面が、ｘｚ平面、ｙｚ平面になり、所定の第１面の法線方向がｚ軸方向になる。所定の第１面は、共振器の表面に形成されるが、所定の第１面に直交するとともに互いに直交する２つの面は、必ずしも共振器の表面にあるとは限らない。例えば、共振器が直方体であればこれら３面が共振器の表面にあるが、円柱形などの他の形状であれば、互いに直交する３面が無い。この場合、例えば円柱形の底面が所定の第１面となり、他の２面は共振器の表面にはない面になる。
【００１２】
このような可変フィルタでは、例えば前記周波数調整機構の前記対向面が、前記所定の第１面と同形状且つ同サイズに形成される。このように形成することで、周波数調整がより有効に行われるようになる。
【００１３】
前記周波数調整機構は、例えば前記対向面が形成される板部と、この板部を前記所定の第１面の法線方向に移動させる調整部と、を有して構成される。調整部を所定の第１面の法線方向に移動させることで板部が移動し、対向面と所定の第１面との間の距離が変動する。
【００１４】
前記共振器は、例えば２重モードの誘電体共振器であり、底面が前記所定の第１面に相当する柱状に形成される。この場合、前記周波数調整機構は、前記対向面が前記底面と同形且つ同サイズで形成される。具体的には、前記共振器は、例えばＥＨ１１δモードを利用した誘電体共振器である。
【００１５】
本発明の共振器は、所定の第１面で２以上の電磁界が直交しており、前記所定の第１面に直交するとともに互いに直交する２つの面内における前記所定の第１面の法線方向の電磁界分布が同じになるように形成された共振器であって、前記所定の第１面に平行に配置され、且つ前記所定の第１面の法線方向に移動可能な対向面を有した周波数調整機構を備えており、前記周波数調整機構の前記対向面と前記所定の第１面との距離が変化することで、前記所定の第１面で直交する前記２以上の電磁界に対して同量の摂動を与えるように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の可変フィルタ１の構成を説明するための図である。図２は、本実施形態の共振器の構成を説明するための図である。
【００１７】
この可変フィルタ１は、金属キャビティ２内に円柱形の誘電体共振器３を設けて構成される。誘電体共振器３は、金属キャビティ２内に設けられる支持台４に底面を接して設置されており、金属キャビティ２内の中空に配置される。誘電体共振器３は、この実施形態では円柱形とするが、これに限定されるものではなく、例えば直方体などの他の形状であってもかまわない。金属キャビティ２は、金属でなくとも導電体のキャビティであればよい。誘電体共振器３は、例えば２重モード共振器である。支持台４は、誘電率が低く、誘電正接の小さい材質が望ましい。なお図１、２では、誘電体共振器３の底面の法線方向をｚ軸とし、底面をｘｙ平面とする。
【００１８】
誘電体共振器３の支持台４に接する底面とは逆の底面に対向して、周波数調整機構５が設けられる。周波数調整機構５は、誘電体共振器３による２重モードの共振周波数を調整するためのものである。周波数調整機構５は、調整ビス部６と円板部７とから構成されており、円板部７が誘電体共振器３の底面に対向するようになっている。調整ビス部６は円筒形であり、円板部７の誘電体共振器３に対向する面（対向面）の反対の面に、一端が固定されている。円板部７は金属のような導電体で形成されるが、調整ビス部６は、必ずしも導電体である必要はない。
【００１９】
円板部７の誘電体共振器３に対向する対向面は、例えば誘電体共振器３の底面と同形状、同サイズに形成することで、周波数調整を効果的に行うことができる。調整ビス部６は、ｚ軸方向に移動できるように形成された可動機構である。例えば、調整ビス部６にねじ切りを形成しておき、調整ビス部６を回転させることでｚ軸方向に可動になる。また、ｚ軸方向に押し込む、あるいは引き出すようにして、ｚ軸方向に可動になるようにしてもよい。調整ビス部６がｚ軸方向に移動することで、円板部７がｚ軸方向に移動する。円板部７がｚ軸方向に移動すると、円板部７は、誘電体共振器３の底面に対して接近、或いは離反して、円板部７と誘電体共振器３との距離が変化するようになっている。円板部７と誘電体共振器３との距離が変化することで、誘電体共振器３の共振周波数を変化させることができる。
【００２０】
図３、４、５は、ＥＨ１１δモードの誘電体共振器３による電気ダイポールＥ１、Ｅ２の分布を表す図である。これらの図からわかるように、２重モードそれぞれの電気ダイポールＥ１、Ｅ２は、ｘｙ平面において直交しており、ｘｚ平面及びｙｚ平面においては、ｚ軸方向の分布が同じになっている。
【００２１】
そのために、周波数調整機構５の円板部７と誘電体共振器３の底面との距離を変化させることで、直交するそれぞれのモードの電界に対して同量の摂動を与えることができ、共振周波数の調整量を２つのモードでほぼ同じにすることができるようになる。
【００２２】
周波数調整機構５の円板部７を誘電体共振器３に近づけるほど、電界の摂動量が増加して共振周波数は低くなる。逆に、円板部７を誘電体共振器３から遠ざけると、共振周波数は高くなる。このような構成では、周波数調整機構５が１つで済むために、周波数の調整が容易になり、可変フィルタ１を小型化できる。
【００２３】
この実施形態では、共振器に誘電体のものを用いて説明したが、これに限らず、導電体のものを用いてもよい。また、２重モードもＥＨ１１δである必要はない。ｘｙ平面上において２以上の電磁界が直交しておりｘｚ平面、ｙｚ平面においてｚ軸方向の電磁界分布が同じになるような共振器であれば、本発明に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態の可変フィルタの構成を説明するための図。
【図２】本実施形態の共振器の構成を説明するための図。
【図３】誘電体共振器による電気ダイポールの分布を表す図。
【図４】誘電体共振器による電気ダイポールの分布を表す図。
【図５】誘電体共振器による電気ダイポールの分布を表す図。
【図６】従来の誘電体共振器及び周波数調整機構の構成を説明するための図。
【符号の説明】
【００２５】
１  可変フィルタ
２  金属キャビティ
３、８  誘電体共振器
４  支持台
５  周波数調整機構
６  調整ビス部
７  円板部
９、１０  周波数調整ビス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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